WO2007135955A1

WO2007135955A1 - スルーホール成形体およびレーザー加工方法

Info

Publication number: WO2007135955A1
Application number: PCT/JP2007/060148
Authority: WO
Inventors: Hidehiko Mishima; Yasuhiro Okuda; Shuji Sakabe; Masaki Hashida; Seiji Shimizu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.; Kyoto University
Priority date: 2006-05-20
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2007-11-29
Also published as: US20090151996A1; JP2007307599A; KR20090015948A; US8268182B2; TW200804022A; CN101448604A; WO2007135955A9; CA2652480A1; EP2020273A4; EP2020273B1; EP2020273A1; US20110318530A1

Abstract

　パルスレーザービームを用いて被加工物（１）にスルーホールを加工する加工方法であって、被加工物（１）に脱着可能な犠牲層（１ａ）を設ける工程と、犠牲層（１ａ）を設けた状態でレーザービームにより被加工物にスルーホール（５）を加工する工程と、スルーホール加工工程の後に、被加工物から犠牲層を除く工程とを備える。

Description

明細書

スルーホール成形体およびレーザー加工方法

技術分野

[0001] 本発明は、パルスレーザーによって加工したスルーホールを備えるスルーホール成形体およびレーザー加工方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来より、高密度多層配線基板などの配線基板には、ドリル等を用いて機械加工によりスルーホールが形成されてきた。しかし、配線基板の高密度化が進み、スルーホール径が微小化し、またスルーホールピッチ間隔も小さくなつたため、機械加工では対応が容易ではなくなつた。これらの問題の解決と、さらに能率向上を目指して、レーザービームを用いたレーザー加工が用いられる趨勢にある。し力し、パルスレーザ一によるスルーホールは、図 10 (a) , (b)に示すように、スルーホールにテーパー形状が生じ、めっき不具合などの問題を生じる。また図 11 (a) , (b)に示すように、飛散物やばり等が発生し、手直し工数の増大などの問題を生じる。このような問題を解消するため、パルスレーザーによる高精度のスルーホール形成技術の開発が望まれている。なお、図 10 (a) , (b)、図 11 (a) , (b)については、実施例において詳細に説明する。

[0003] 上記の要求に応えるベぐ精度を高めたレーザー加工方法の提案がなされてきた。

たとえば、スルーホール力卩ェに際し、スルーホール径のストレート化（直円筒形への接近、またはテーパー形状の抑制）を実現するために、被加工物の両面からレーザ一ビームを照射する方法が提案されている（特許文献 1)。この方法によれば、スルーホールの表面側の穴径と裏面側の穴径とをほぼ等しくすることができ、テーパーがついたスルーホールの発生が抑制され、ストレートに近いスルーホール形成が可能になる。

[0004] また、レーザーアブレーシヨン中に、被カ卩ェ物から反射されるコヒーレントレーザー光を活用して、表面側の穴径と裏面側の穴径との差が小さいスルーホールを容易に形成できる加工方法が提案されている（特許文献 2)。この方法によれば、上記の反射光により、加工に用いられる光のエネルギー密度を増加させ、スルーホールの形状を変化させて、スルーホールの高密度配列が可能となる。

特許文献 1： W099Z59761号公報

特許文献 2：特開 2000 - 77824号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、上記特許文献 1に開示の方法においては、 (1)両面照射は、表裏面の位置合わせが困難であり、多大な労力を要する；（2)レーザー加工特有のテーパ一形状はなくならないため、穴断面形状力 Sストレートでなく真ん中が縮径された形状のスルーホールが形成される；（3)レーザー加工によるばりの発生があり、ばりの除去工程を必要とする。

[0006] また、特許文献 2に開示の方法によれば、（1)フォトマスク使用のため、穴開け工程が複雑ィ匕する；（2)反射光の度合いが、被加工物の材質に応じて相違し、なかには反射しない材質もあるので、制御が困難である。また、上記と同様に、（3)レーザー加工によるばりの発生があり、ばりの除去工程を必要とする。

[0007] 本発明は、テーパー角度を抑制することができ、かつ、ばり発生や飛散物の付着がない、簡単な構成のレーザー加工方法およびそのレーザー加工方法を用いてカロェしたスルーホールを備えるスルーホール成形体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明のレーザー加工方法は、パルスレーザービームを用いて被カ卩ェ物にスルーホールを加工する加工方法である。この加工方法は、被加工物に脱着可能な犠牲層を設ける工程と、犠牲層を設けた状態でレーザービームにより被加工物にスルーホールを加工する工程と、スルーホール加工工程の後に、被加工物から犠牲層を除く工程とを備えることを特徴とする。

[0009] 上記のようにレーザー加工前に犠牲層を設け、レーザー加工後に除去することにより、レーザー加工によるスルーホールのテーパーを簡単に抑制することができる。このため、ほぼストレート（テーパーレス）のスルーホールを開けることができる。また、レ一ザ一加工の際に必ず発生する飛散物付着、ばり等の盛り上り部を完全に除去することができる。犠牲層は、被カ卩ェ物と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってちょい。

[0010] 上記の被加工物およびその素材は、金属、有機高分子材料であってもよぐまた、チタン、フッ素化合物であってもよぐさらに多孔質構造を有していてもよい。上記の製造方法によれば、多孔質構造のフッ素化合物など、上にあげた材質 (通常、ストレート状スルーホールの加工が困難）の被加工物に対して、ストレート状のスルーホールを比較的容易にあけることができるからである。

[0011] 上記の犠牲層のアブレーシヨン閾値を被加工物のアブレーシヨン閾値以上とすることができる。この構成により、犠牲層を配置した効果を確実なものとすることができる。犠牲層のアブレーシヨン閾値が被カ卩ェ物のアブレーシヨン閾値より小さい場合、犠牲層に大きな穴があくため、犠牲層を配置した効果が小さくなる。

[0012] また、上記の犠牲層を複数の層で構成することができる。これにより、被加工物のァブレーシヨン閾値が非常に大きぐかつ膜厚を大きくできない場合、被加工物と同じ材質の犠牲層をトップに配置し、それよりアブレーシヨン閾値力、さい材質をその下層に配置するなどの組み合わせ構成をとることができる。また、その他の事情に応じて、犠牲層の材質選択を多様化することもできる。

[0013] レーザービームの径を φ m)とし、スルーホールのテーパー角度を Θ (° )とし、被カロェ物の厚みを d m)とするとき、 ( θ Χ ά°·⁶⁸) / ≤4. 0を満たすようにしてカロェするのがよい。スルーホールのテーパー角度は、被加工物の厚みやレーザービームの径に依存するので、上記の関係を満たすように条件設定してストレート状のスル一ホールを得ることができる。レーザービームの径 φは犠牲層を除去したあとの基膜表面での径である。なお、上記の式は実験データをもとにして導出される力その詳細については実施例 2で説明する。

[0014] 本発明のスルーホール成形体は、パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体である。この成形体は、パルスレーザーの径を φ ( /a m)とし、スルーホールのテーパー角度を ø (° )とし、成形体の厚みを d m)とするとき、 ( θ Χ ά°·⁶⁸) / ≤4. 0を満たすことを特徴とする。ここでテーパー角度は、表面の穴径および裏面の穴径をもとに、共通の軸線がある、すなわち軸対称性があるとして求めた平均テーパ一角である。この構成により、たとえば高密度化が進む多層膜基板の厚膜方向の導通部作製工程において、スルーホール壁面に対するめっき不良を防止し、信頼性の高!、電気的接続の導通部を作製することができる。

[0015] 本発明の他のスルーホール成形体は、パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体である。この成形体では、スルーホールが、ストレート状であることを特徴とする。ここでスルーホールがストレート状とは、スルーホールが、直円筒状であることをいい、さらに具体的には直円筒またはこのあと説明するように、スルーホール壁面力スルーホールの一方の端部において、その端部の開口側に向かってスルーホ一ル径を拡大するように、内面凸に湾曲する湾曲部を有しな、穴であることを、う。通常、パルスレーザーによるスルーホールの壁面は、縦断面において、内に凸の曲線になり、配線基板を作製する際に、めっき不良などの不具合を生じ、信頼性低下の要因となる。しかし、上記のようにストレート状のスルーホールは、配線基板等においてめつき不良を防止して、信頼性の高い電気的接続の導通部を確保することができる。

[0016] 本発明のさらに他のスルーホール成形体は、パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体である。この成形体では、スルーホール壁面が、スルーホールの一方の端部において、その端部の開口側に向力つてスルーホール径を拡大するように、内面凸に湾曲する湾曲部を有しないことを特徴とする。この構成により、信頼性の高、配線基板等を作製することができる。

[0017] また、上記のすべてのスルーホール成形体において、スルーホール開口周縁部に、盛り上り部がない構成をとることができる。この構成により、たとえば多層配線基板等において電子装置の作製の後工程を容易にする。ここで、盛り上り部は主にばりによつて形成される。

[0018] また上記のスルーホールが開口している両面ともに、レーザーアブレーシヨンによる飛散物の付着がない構成をとることができる。これにより、たとえば多層配線基板等の信頼性を向上させることができる。

発明の効果

[0019] 本発明は、テーパー形状を抑制することができ、かつ、ばりや飛散物の付着がないレーザー加工方法および、ストレート状スルーホールの成形体を提供できるので、多層膜基板のスルーホール壁面のめっき不良を防止することができ、高信頼性の多層膜基板等の供給に貢献することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]レーザービーム断面のエネルギー密度の空間分布を示す図である。

圆 2]レーザービームによる開口部形状を定性的に示す模式図である。

[図 3]パルスレーザーショット数増大に伴って変化する開口部形状を示すシミュレーシヨン結果を示す図である。

[図 4]テーパー角度の定義を示す図である。

[図 5]本発明例 Aのスルーホール成形体の作製にぉ、て、犠牲層配置状態でパルスレーザーによりスルーホールをあけた状態を示す図であり、 (a)はスルーホール断面 SEM像を、また (b)はその模式図である。

圆 6]図 5の状態力も犠牲層を除去した状態を示す図であり、 (a)はスルーホール断面 SEM像を、また (b)はその模式図である。

[図 7]本発明例 Bのスルーホール成形体の作製にぉ、て、犠牲層配置状態でパルスレーザーによりスルーホールをあけた状態を示す図であり、 (a)はスルーホール断面 SEM像を、また (b)はその模式図である。

圆 8]図 7の状態力も犠牲層を除去した状態を示す図であり、 (a)はスルーホール断面 SEM像を、また (b)はその模式図である。

[図 9]本発明例 Aのスルーホール成形体の表面を示す図であり、 (a)はスルーホール断面 SEM像を、また (b)はその模式図である。

[図 10]チタンサファイアレーザーによるスルーホール成形体 (従来例）の縦断面を示す図であり、（a)は断面の SEM像であり、（b)はその模式図である。

[図 11]図 10のスルーホール成形体の表面を示す図であり、 (a)は断面の SEM像であり、（b)はその模式図である。

[図 12]テーパー角のレーザービーム径依存性を示す図である。

圆 13]テーパー角の基膜厚依存性を示す図である。

圆 14]本発明の実施例 3での本発明例 Cの犠牲層等を示す図である。 [図 15]本発明の実施例 3での本発明例 Dの犠牲層等を示す図である。

[図 16]実施例 3での比較例の基膜を示す図である。

[図 17]本発明例 Dの基膜表面の加工径を示す図である。

[図 18]本発明例 Dの基膜裏面の加工径を示す図である。

[図 19]比較例の基膜表面の加工径を示す図である。

[図 20]比較例の基膜裏面の加工径を示す図である。

符号の説明

[0021] 1 被加工物、 la 犠牲層、 lb 基膜、 5 スルーホール、 10 スルーホール成形体、 W スルーホール壁面、 Wa 表面側に径を拡大するスルーホール部分（壁）、 Wb ストレート状スルーホール部分 (壁）、 Ws 湾曲部（壁）、 Da 表面の径（大径）、 Db 裏面での径 (小径）、 d 基膜 (成形体）の厚み、 t 犠牲層の厚み、 105 スルーホール、 125 ばり、 126 飛散物。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

(本発明の原理）

パルスレーザービームのレーザーフルーエンス（エネルギー密度）は、図 1に示すように、中央部で高く周縁部で低い空間分布、通常はガウス分布、をとる。したがって、 Oをビーム中心位置、 A , Aをアブレーシヨンフルーエンスの閾値に等しい位置とす

1 2

ると OA =OAであり、軸対称性を有している。レーザーフルーエンスが被カ卩ェ物の

1 2

アブレーシヨンが生じる閾値以上の中央側では、アブレーシヨンによって穴が掘られてゆくが、エネルギー密度は中央部ほど高いので中央側ほど深く掘られる傾向がある。このため穴の壁面は、図 2に示すように、傾斜面となる。図 2は、穴 5が開口した直後の被加工物 1を示す断面図である。穴 5が、被加工物 1の表面から裏面へと貫通した後は、フルーエンスの低いレーザービーム端部でも、アブレーシヨン閾値以上の部分では、アブレーシヨンされるので、パルスショット数を多くしてゆくと徐々に掘れてゆき、やがてはテーパー角が 0° (ストレート）になると考えられる。しかし、実際はそうならず、パルスショット数を増加させてもテーパー角はゼロに近づかずに、一定のテーパー角を維持する。 [0023] 本発明者らはこれらの現象を洞察して、「上記のような現象は、初期のショットにより斜面が形成されるが、その斜面においてはアブレーシヨンに使われるレーザーフル一エンスは、平面に照射される場合と比較して、低下する。すなわち斜面ではそこで吸収されるエネルギーが少なくなり、アブレーシヨンに向けられるエネルギーが減少する。」との考えに到達した。この考えによれば、斜面部の材料においてアブレーションに使われるレーザーフルーエンスが減少し、斜面部では、アブレーシヨン閾値に届かない領域は少し中央側に広がり、そのアブレーシヨン閾値未満の領域では、パルスショット数を増やしても穴は掘られな、。

[0024] 被力卩ェ物をフッ素榭脂（多孔質構造）として、チタンサフアイャレーザーによりパルスレーザー加工する場合にっ、て、上記の考えを計算（シミュレーション)および実験により検証した。図 3は、上記の考えに基づいて、第 1ショットから第 4ショットまでパルスレーザーを照射したときの、掘り進まれる穴の形状を示す計算結果である。レーザ一ビーム断面の端で、フルーエンスがアブレーシヨン閾値未満の領域より少し中心側の領域に、緩い勾配の壁面が形成される。円 Sで示される領域内にこの緩い勾配の壁面ができる。この緩い勾配の壁面は、第 1ショットから第 4ショットに至る間、ほとんどアブレーシヨンされず、緩い勾配のまま維持されている。すなわち、フルーエンスの分布の裾に、第 1ショット〜第 4ショットまでの壁の位置が変化せず、重なっている部分がある。この重なった部分は、穴が貫通したあと、ショット数を増加させても、ほとんど変化せずに残ることになる。まとめると、計算（シミュレーション）により、加工痕の裾に、加工穴断面形状のテーパー角度が大きい部分が生じるという現象を確認することができた。このテーパー角度が大きい部分は、このあとの実験結果（図 10 (a) , (b) ) に出てくるスルーホール壁部分 Waに対応する。

[0025] そこで、実際に、チタンサファイアレーザーで穴あけ加工を実施して (従来例）、断面形状を SEM(Scanning Electron Microscope)で観察した。図 10 (a)はその従来例の SEM像を示す図であり、図 10 (b)はその模式図である。被力卩ェ物 101のスルーホール 105では、レーザービームが照射される側の表面における穴径 Daが、裏面の穴径 Dbより非常に大きい。スルーホール 105の、表面側の壁面 Waでは、表面に向かつて拡がるように径が拡大している力裏面側の壁面 Wbでは径は連続してほぼ同じであり、ストレート状となっている。壁面 Waと Wbとに重複して内面凸に湾曲する湾曲部 Wsがある。壁面 Waの部分は、図 3における領域 S内の緩い勾配の壁面部に対応し、ラッパの先のように表面に向かって拡がっている。

[0026] 本発明者らは、パルスレーザービームを用いて被加工物にスルーホールを加工するに際し、被加工物に脱着可能な犠牲層を設け、犠牲層を設けた状態でレーザービームにより被カ卩ェ物にスルーホールをカ卩ェし、次いでスルーホール加工後に、被カロェ物から犠牲層を除く方法に想到するにいたった。上記のようにレーザー加工前に犠牲層を設け、レーザー加工後に除去することにより、 Waの部分さらには Wsの部分を犠牲層内に集中させ、除去することができる。犠牲層の厚み tをどの程度にするかは、スルーホールに要求される寸法精度に応じて、適宜、選択することができる。この結果、ほぼストレート（テーパーレス）のスルーホールをあけることができる。また、レーザ一加工の際に、犠牲層を除くことにより、犠牲層の表面に付着する飛散物および、開口部の縁に盛り上るばり等は完全に除去することができる。

[0027] 犠牲層を成形体 (被加工物）の表面に設ける方法は、レーザービーム照射の際に隙間が生じなければ、どのような方法であってもよい。たとえばフッ素榭脂 (多孔質構造)の被加工物に同じ材質の犠牲層を配置するのに、融着 (接着表面を溶カゝした後、冷やして凝固させることにより接着する）により配置することができる。また、 Tiなど金属を被加工物として、犠牲層を (Ti薄膜 +フッ素榭脂層)で構成する場合には、静電気力によって配置される。すなわち極薄のシートの場合、静電気力が発生するため、置くだけで接着することができる。また、たとえば接着剤により犠牲層を成形体に接着してちよい。

[0028] 上記の方法を被加工物に適用することにより、次のようなスルーホール成形体を製造することができる。まず本発明のスルーホール成形体は、パルスレーザーによりスルーホールが設けられ、そのスルーホールのテーパー角度 0はストレート状に抑制されている。ここでテーパー角度 Θは、上述のように軸対称性があるとして、図 4に示すように、テーパー角 Θ =Arctan{(0.5Da- 0.5Db)/d}により定義される。 Daおよび Db は、それぞれ表面および裏面の開口径である。また dは成形体 10、基膜 lbまたは被加工物 101の厚みである。開口径 Daおよび Dbは、それぞれ 3回以上の測定を行い、それらを平均した値を採用する。厚み dについても同様である。なお、本発明におけるスルーホールのテーパー角度 Θは小さいので、角度の単位をラジアンで表して、テーパー角 _θ (ラジアン） =(0.5Da-0.5Db)/dと近似しても、ほぼ同じ結果を得ることができる。これにより、高密度化が進む多層膜基板の厚膜方向の導通部作製工程において、スルーホール壁面に対するめっき不良を防止し、信頼性の高い電気的接続の導通部を作製することができる。

[0029] 上記の製造方法を用いることにより、本発明の他のスルーホール成形体では、スル一ホールが、ストレート状である。ストレート状の定義は、上述のとおりである。本発明のさらに他のスルーホール成形体では、スルーホール壁面力スルーホールの一方の端部において、その端部の開口側に向力つてスルーホール径を拡大するように、内面凸に湾曲する湾曲部を有しない。すなわち図 10における湾曲部 Wsがない、パルスレーザー成形のスルーホールを、う。

[0030] 上記のパルスレーザー加工されたスルーホール成形体は、ストレート状のスルーホールを有するので、たとえば高密度化が進む多層膜基板の厚膜方向の導通部作製工程において、スルーホール壁面に対するめっき不良を防止し、信頼性の高い電気的接続の導通部を得ることができる。スルーホール開口部周縁に、盛り上り部（ばり等 )がなぐまた、レーザーアブレーシヨンによる飛散物の付着がない構成をとることができる。

実施例

[0031] (実施例 1)

1.スノレーホ一ノレの形状

基膜 lbに犠牲層 laを設けたフッ素榭脂の被加工物 1にパルスレーザーで穴あけ加工を施した。基膜 lbのフッ素榭脂の厚みは 150 m、また犠牲層 laのフッ素榭脂層の厚みは 30 /z mとした。この実施例の場合には、基膜 lbと犠牲層 laの材質は、同じにしたが、上述のように同じでなくてもよい。

[0032] 図 5および図 6は、本発明例 Aのスルーホール開口過程を示す図である。図 5 (a) ,

(b)に、厚み 150 mのフッ素榭脂の基膜 lbの上に、厚み 30 mのフッ素榭脂の犠牲層 laを配置した被力卩ェ物 1に、パルスレーザーによりスルーホール 5を開口した状態を示す。図 5 (a)は SEM断面像であり、また図 5 (b)はその模式図である。これらの図によれば、径が表面に向力つて拡大する壁面 Waの部分は、厚み tの犠牲層 laに含まれ、あとで除去される。図 6 (a)は犠牲層 laが除去されたあとの基膜 lbまたは成形体 10の SEM像であり、図 6 (b)はその模式図である。スルーホール成形体 10または基膜 lbは、ストレート状の壁面 Wb力なるスルーホールを含むことになる。図 5 (a) , (b)の状態ではテーパー角度は 5. 1° であったが、図 6 (a) , (b)の状態では 3. 0 ° と抑制された。

[0033] ストレート状のスルーホールを含む成形体 10は、高密度化が進む多層膜基板の厚膜方向の導通部作製工程において、スルーホール壁面に対するめっき不良を防止し、信頼性の高い電気的接続の導通部を作製することができる。また、あとで詳しく説明するように、ばりや飛散物がな、成形体とすることができる。

[0034] 図 7および図 8は、本発明例 Bのスルーホール開口過程を示す図である。この本発明例 Bは、基本的には、本発明例 Aと同じものである。すなわち、図 7 (a) , (b)は、厚み 150 μ mのフッ素榭脂の基膜 lbの上に、厚み 30 μ mのフッ素榭脂の犠牲層 laを配置した被加工物 1に、パルスレーザーによりスルーホール 5を開口した状態を示す図である。図 7 (a)は SEM断面像を示す図であり、また図 7 (b)はその模式図である。図 7 (a)によれば、径が表面に向力つて拡大する壁面 Waの部分は、厚み tの犠牲層 laに含まれ、スルーホールカ卩ェ後に除かれる。図 8 (a)は犠牲層 laが除かれたあとの基膜 lbまたはスルーホール成形体 10の SEM像であり。図 8 (b)はその模式図である。基膜 lbまたはスルーホール成形体 10は、ストレート状の壁面 Wbのスルーホールからなることになる。図 7 (a) , (b)の状態ではテーパー角度は 5. 1° であったが、図 8 (a) , (b)の状態では 3. 0° であった。このようなスルーホール成形体の利点は上述のとおりである。

[0035] これに対し、従来例では、図 10 (a) , (b)に示すように、スルーホール 105の表面側、レーザービームの裾に対応する部分にテーパー角度の大きい壁面 _Waがある。また

、ストレート状の部分 Wbと Waとに重複してその間に、内面凸の湾曲部 Wsがある。上記のレーザービームの裾に対応するテーパー角の大きい壁面 Wa力図 3に示すように、第 1ショット〜第 4ショットの間、穴の掘削が進行せず、重なったままの壁面部に対応する。テーパー角の大きい部分 Wa、ストレート状部分 Waおよび両方に重なってまたがる湾曲部 Wsがあるために、導通部を形成するためのめっき処理において不具合を生じ、配線基板の信頼性を損ねる。本発明例 A、 Bでは、図 6 (a) , (b)および図 8 (a) , (b)に示すように、スルーホールはテーパー角の大き、部分 Waが完全に除かれるので、めっき処理にぉヽて不具合が生じることはな!/、。

2.ばりおよび飛散物

図 9 (a)および (b)は、本発明例 Aのスルーホール成形体の表面を示す図である（ 06 (a) , (b)の表面）。一方、 011 (a)および (b)は、図 10 (a)および (b)のスルーホール成形体の表面を示す図である。図 11および図 9ともに（a)はスルーホール断面の SEM像であり、（b)はその模式図である。図 11 (a) , (b)に示すように、スルーホール 105の表面の開口部縁にばり 125が形成され、また飛散物 126も付着している。これに対して、本発明例 Aでは、犠牲層を除去したあとでは、基膜 lbまたはスルーホール成形体 10の表面に、飛散物もないし、ばりもない。

(実施例 2)—テーパー角、レーザ一径および被加工物の膜厚の関係

犠牲層を配置してスルーホール加工した場合において、テーパー角度は、レーザ一ビーム径 φおよび基膜 (成形体)の厚み dの影響を強く受ける (犠牲層を配置しないでスルーホールカ卩ェした場合も上記 φ、 dの影響を受けるが、その影響の仕方が異なる)。図 12はテーパー角度 0 (° )のレーザ一径 φ ( m)依存性を示す図であり、テーパー角度 (° )はレーザ一径 _{φ m})に比例することが分かる。また、図 13はテーパー角度 0 (° )の基膜厚 d ( m)依存性を示す図であり、テーパー角度 (° ) は基膜厚 {d ( m) }—°⁶⁸に比例することが分力る。

[0036] 式（1) = ( θ Χ ά°·⁶⁸) / とおくと、式（1)は、基膜厚 dおよびレーザ一径 φを考慮に入れた (基膜厚 dとレーザ一径 φで補正した)テーパー角度 Θの大きさの程度を表す指標とみることができる。上記図 12および図 13のプロットに対応する実験データを表 1および表 2に整理して示す。表 1は、基膜 (被加工体または成形体)を PTFE (ポリテトラフルォロエチレン）として行ったスルーホール力卩ェの結果を示し、また表 2は、基膜を Tiとして行ったスルーホール力卩ェの結果である。

[0037] [表 1] (被加工物 PTFE)

(注 1)式（1)=(0 xd。⁶⁸)/0

[0038] [表 2]

(被加工物 TO

(注 1)式（1)=(0 xd°⁶⁸)/0

[0039] 表 1に示す本発明例 1〜5は、いずれも犠牲層に基膜と同じ材質の PTFEを用いている。これは、加工対象の基膜の材質と同じ材質の犠牲層を用いるのは自然と考えられること以外に、他の材料を選ぶにしても被カ卩ェ物の PTFEのアブレーシヨン閾値が非常に高ぐそれより高いアブレーシヨン閾値の材料が見当たらないこともその背景にある。また、表 2では、被加工物 Tiと同じ材質の Tiの犠牲層を 1層とした場合 (本発明例 6)と、 2層とした場合 (本発明例 7)とが示されている。なお、フッ素榭脂のアブレーシヨン閾値は 0.4 j/cm²、 Tiのアブレーシヨン閾値は 0.05j/cm²である。

[0040] 表 1および表 2の式（1)の値を参照して、式（1)の値が 4.0以下の場合、テーパー角度 0自体小さく、テーパーレススルーホールまたはストレート状スルーホールといつてよい加工形態となる。本発明におけるいくつかの形態が、式（1)の値を 4.0以下としたのは、図 12、図 13および表 1、表 2のデータに基づいている。

(実施例 3)— Ti膜へのスルーホールカ卩エー

本発明の実施例 3では、基膜を厚み 20 mの Ti膜にスルーホールを設けるレーザ一加工を行なった。本発明例 Cおよび本発明例 Dにおける犠牲層 laと基膜 lbの構成を、図 14および図 15に示す。本発明例 Cでは犠牲層 laに厚み 60 mの PTFEを用い、本発明例 Dでは犠牲層 laに、厚み 5 μ mの Tiと厚み 60 μ mの PTFEとの組み合わせを用いた。犠牲層を多孔質の PTFEとした場合、光が散乱して抜けて犠牲層の効果が薄れることを考慮して、 Τί (5 μ m)を光が抜けないためのシールドとした。また、比較のために、図 16に示す犠牲層を配置しない Ti基膜を比較例とした。本発明例 C、Dおよび比較例に対するレーザーパラメータ等を表 3および表 4に示す。

[0041] [表 3] レ一ザ一パラメ一タと材料 (本発明例 C , D)

[0042] [表 4] レーザ一パラメータと材料 (比較例)

レーザーエネルギー 30 J、 10 Jの場合の本発明例 Cのスルーホールについての結果を表 5に、またレーザーエネルギー 15 J、 10 J、 8 Jの場合の本発明例 D のスルーホールについての結果を表 6にそれぞれ示す。表 5、表 6によれば、レーザ一エネルギーが小さくなるほどテーパー角度は小さくなる傾向にあり、また犠牲層を ( Ti/PTFE)と 2層にした効果は少し認められる。

[0044] [表 5]

(本発明例 C)

[0045] [表 6]

(本発明例 D)

[0046] [表 7]

(比較例)

[0047] [表 8] (比較例)

[0048] 一方、比較例のスルーホールについての結果を表 7および表 8に示す。たとえばレ一ザ一エネルギー 10 Jで比較すると、本発明例 C、 Dのテーパー角度が格段に小さぐ 1Z2〜1Z4に改善されていることが分かる。また、レーザーエネルギー約 30 Jで比較すると、表 5の本発明例 Cでは 6〜21° であるのに対して、表 7の比較例では 55〜53° となり、本発明例 Cにおける大きな改善効果を認めることができる。さらに表8ょりレーザーェネルギー10 】〜5 】で26〜22° であるのに比して、表 6の本発明例 Dでは 8 Jで 8〜4° が得られている。いずれもスルーホールのテーパーレス化が格段に改善されて、ると、うことができる。

[0049] 図 17および図 18は、本発明例 Dのレーザーエネルギー 15 Jにおける基膜 (Ti) の表面および裏面の加工径を示す図である。また図 19および図 20は、比較例のレ一ザ一エネルギー 5 Jにおける基膜 (Ti)の表面および裏面の加工径を示す図である。実施例 1でも観察されたように、犠牲層を用いない場合には、基膜表面の穴の縁にばりができ、また飛散物も認められる。また真円度についても比較例は本発明例 D に itベて劣ってヽることが分力ゝる。

[0050] 上記にお、て、本発明の実施の形態および実施例につ!ヽて説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明は、パルスレーザーの初期ショットで生じる斜面の影響を残存させた部分がそのあとのショットにおいても残り、それが犠牲層に少しでも含まれるレーザー加工方法をすベて、本発明の技術的範囲に属させるものである。本発明の範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

産業上の利用可能性本発明は、テーパー形状を抑制することができ、かつ、ばりや飛散物の付着がないレーザー加工方法および、ストレート状スルーホールの成形体を提供できるので、多層膜基板のスルーホール壁面のめっき不良を防止することができ、高信頼性の多層膜基板等の供給に貢献することができる。

Claims

請求の範囲

[1] パルスレーザービームを用いて被カ卩ェ物にスルーホールをカ卩ェする加工方法であつて、

前記被加工物に脱着可能な犠牲層を設ける工程と、

前記犠牲層を設けた状態でレーザービームにより前記被加工物にスルーホールを加工する工程と、

前記スルーホール加工工程の後に、前記被加工物カゝら前記犠牲層を除く工程とを備えることを特徴とする、レーザー加工方法。

[2] 前記犠牲層のアブレーシヨン閾値を前記被カ卩ェ物のアブレーシヨン閾値以上とすることを特徴とする、請求の範囲 1に記載のレーザー加工方法。

[3] 前記犠牲層を複数の層で構成することを特徴とする、請求の範囲 1に記載のレーザ一加工方法。

[4] 前記レーザービームの径を φ m)とし、前記スルーホールのテーパー角度を Θ (

° )とし、前記被加工物の厚みを d ( m)とするとき、 ( θ Χ ά°·⁶⁸) / ≤4. 0を満たすようにすることを特徴とする、請求の範囲 1に記載のレーザー加工方法。

[5] パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体であって、

前記パルスレーザーの径を φ m)とし、前記スルーホールのテーパー角度を 0 (

° )とし、前記成形体の厚みを d ( m)とするとき、 ( θ Χ ά°·⁶⁸) / ≤4. 0を満たすことを特徴とする、スルーホール成形体。

[6] パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体であって、

前記スルーホールが、ストレート状であることを特徴とする、スルーホール成形体。

[7] パルスレーザーによりスルーホールが設けられた成形体であって、

前記スルーホール壁面力前記スルーホールの一方の端部において、その端部の開口側に向力つて前記スルーホール径を拡大するように、内面凸に湾曲する湾曲部を有しないことを特徴とする、スルーホール成形体。

[8] 前記スルーホール開口の周縁部に、盛り上り部がないことを特徴とする、請求の範囲 7に記載のスルーホール成形体。

[9] 前記スルーホールが開口している両面ともに、レーザーアブレーシヨンによる飛散物の付着がなヽことを特徴とする、請求の範囲 7に記載のスルーホール成形体。